220kV变电站电气主接线设计相关问题探讨

220kV 变电站电气主接线设计相关问题探讨

蒋海滨

江苏省南京市供电公司 江苏省南京市 211100

摘要：随着电力系统的建设与发展，500kV电网已成为主要网架，220kV电网逐步形成了在分层区域内运行的电网格局，智能变电站已经成为国家电网的主要发展方向。在智能变电站的建设过程中，电力设备的选型及优化配置问题是保证变电站安全稳定运行和建设经济性的重要环节。本文以实际工程建设项目为研究背景，针对220kV变电站的电气电气主接线设计展开深入的研究。

关键词：220kV；变电站；主接线设计；问题

1、设备选型依据及原则

变电站电力设备选型是变电站工程建设的基础，更是变电站建设的重要阶段。它不仅与工程建设的各个阶段密切相关，而且会影响到之后设备的调试中运行和维护的部分。因此，在选择设备时，必须考虑施工阶段的特殊要求、占地面积、项目总投资等因素，也需要考虑设备运行维护的需要。根据10-15年间电力系统的发展方向，对馈线电路的数量，电压等级的分类区分以及对应接入系统中的密闭性作出合理选择。选型出的设备应该需要满足正常情况下的运行，维护，短路和过电压的要求。并通过对变电站所在地的负荷增长和电网的发展情况的调查，适当的留有余地，并考虑未来十年的长期发展，按照所选设备的安装地点运行条件校核设备的技术经济指标是不是满足了安装地点的设备运行要求，该项目的设备选择和施工标准协调一致，同一变电站中的相同类型设备尽量选择相同的型号和相同的制造商的产品，同时充分考虑将来的生产和维护以及零件和备件的存储^[1].

2、电气主接线设计相关问题

2.1、潮流分析、短路电流计算及穿越功率

潮流分析是电力系统规划、设计、运行所必须进行的计算工作，新建变电站电气主接线中出线间隔的导线及设备选型需要满足线路潮流要求。根据系统提供的短路阻抗进行变电站短路电流计算，为电气主接线中的设备及导体选型提供参考依据。穿越功率即变电站母线上既有进线又有出线，穿越功率从进线流入通过母线从出线流出，向其他变电站提供功率。电气主接线设计中母线载流量需要满足系统穿越功率要求。

2.2、供电可靠

要想保证电力生产的安全性和可靠性，首先需要保证的就是电气主接线。在判断电气主接线的时候可以通过以下标准来进行判断其供电的可靠性：在检修断路器损坏的时候不会影响供电系统的运行；在母线发生故障的时候不影响用户的用电使用；尽量保证变电站在工作的时候能够正常使用，不出现故障。

2.3、电气设备选型

主接线中的设备选型包括隔离开关、断路器、电流及电压互感器、避雷器等设备选择。如每段母线上需要装设几组接地刀闸，每组接地刀闸间距多少，断路器两侧是否都需要装设接地刀闸，电流互感器按两相还是三相配置，这些都需要结合实际情况进行综合设计，是电气主接线设计环节的重要内容。

2.4、变电站中电气主接线

2.4.1、单母线分段设计

单母线为电能输送和线路分配的核心，主接线以电源进出线为基本环节，为电器输配电，在此以小型工厂或小区为例，电气主接线采取单母线分段接线方式。当一段电路发生故障时只需从不同的电路段进行检修，保证正常段电路不间断供电，尤其是在小区楼栋电路间、工厂区段车间内，不同段分布线利用隔离开关保证线路的正常工作，在一定程度上保证了电路运行的高效性。比较单母线接线方式而言，某一部件的检修需整条线路断电，线路正常工作需保证整条母线上电器元件的正常运行；比较双母线而言，其备用母线，虽极大保证供电可靠性，但增加母线和回路同样消耗了建造成本，据小区和小型工厂而言，单母线分段接线方式即能较好地提供电能，双母线接线方式对于整条母线的备用消耗资金巨大，得不偿失^[2]。

2.4.2、双母线带旁路设计

由于旁路TA二次绕组不足，每台主变压器的主保护和后备保护共用TA的二次绕组，致使电流回路复杂，旁带时需同时在2台变压器保护柜上完成相关操作；由于主变压器220 kV侧TA与220 kV旁路TA（原运行设备）变比不同，在220 kV侧旁带时需要修改保护定值。

2.5、断路器

在变电站的电力系统中，高压断路器作为最重要的高压开关设备。它不仅可以用于打开和关闭正常负荷，还能够切除短路电流，它在变电站电力系统中不仅起着控制的作用，同时还起着保护电路的作用。如今，高压断路器和SF6断路器更常用于变电站电力系统中。在电压等级为10kV及以下时，真空断路器在室外和室内的性能很优秀，被广泛采用。在电压等级为66kV以下时，需要考虑断路器的机械寿命和操作过电压的问题，当在室外装配66kV配电装置时，应考虑过电压保护装置的各项带点距离的校核问题，应优先选用真空断路器，在66kV及以上电压等级的变电站，将优先选用SF6断路器^[3]。

2.6、电流互感器

电流互感器的作用是通过一定比例的变化将大电流转换成小电流，并将小电流供给测量仪表和继电器的电流线圈。变流器还可以通过对其测量的仪器和操作人员施以高压保护，从而可以保证其安全。电流互感器的工作原理其实就是电磁感应原理，一般一次绕组在其测试的线路中有一定量的磨损。由于电流互感器的匝数非常少，因此通常会流过线路的全部电流。电压互感器，电流互感器之间主要的不同在于，电流互感器的次级电路中阻抗非常小，在正常的运行状态下会接近短路，而电压互感器和电力互感器则不会。电流互感器按环境可以区分为室内和室外两类。室内有两种类型，分别是瓷质隔热类和铸塑隔热类，其中大多数都是制作成可穿墙样式。中国变电站的大多数10kV室内电流互感器都是穿墙式的。在考虑到体积小，性能优等优势，66kV以上的室外电流互感器大多都使用配套的磁箱油浸式绝缘电流互感器。

2.7、中性点接地方式

中性点接地能够有效限制短路电流，防止过电压现象的发生，保证电气设备的绝缘水平。中性点接地系统分为大电流接地系统和小电流接地系统，其中小电流接地系统又分为不接地与经消弧线圈接地等。上述案例的主变压器220kV和110kV中性点均采用经隔离开关接地的方式，运行时变压器中性点可选择不接地或直接接地；10kV侧采用不接地方式。10kV侧接地方式需根据计算的接地电容电流确定，当接地电容电流大于10A时，选择经消弧线圈接地方式^[4]。

结束语

随着中国能源结构的转变和经济社会的飞速发展，对电网的供电可靠性和服务能力提出了更高的要求，迫使电网建设部门开展了经济性、可靠性、节能性及智能变电站的环境保护的综合考虑，尤其是智能电网主要设备的智能水平发展迅速，各个生产厂家不断推出各种类型的昂贵新产品，这增加了工作人员对于主要电力设备选择的合理性，造成了一定程度投资的浪费。因此从项目实施和工程建设的角度对智能变电站中的一次设备的合理选择和实际应用进行深入研究则尤为必要，并在满足刚性需求的同时逐渐提高其经济性、可靠性，从而确保智能变电站能健康、有序的发展^[5]。

参考文献：

(同内容一起修改）

[1]何雅馨.一起某220kV变电站2#主变110kV侧C相套管异常的案例分析[J].机电信息,2019(20):58-59.

[2]段晓杰.220kV变电站211桥避雷器C相异物短路故障分析[J].电工技术,2019(13):66-67.

[3]于晓蕾,申定辉.220kV常规变电站断路器失灵保护改造分析研究[J].安徽电力,2019,36(02):26-29.

[4]曹超.220kV新棉变电站220kV桥棉线B相故障分析[J].电力设备管理,2019(06):54-56.

[5]何达文.浅谈220kV智能变电站与常规变电站继电保护调试[J].中国新技术新产品,2019(12):29-30.